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【摘 要】 钻孔灌注桩技术是地基施工中的重点使用技术,在其施工中,质量的控制是整个工程质量控制的重要部分,尤其遇复杂地质情况时质量控制工作的重要性更为突出。本文结合本人在某复杂地质工程的钻孔灌注桩基础施工经验,对钻孔灌注桩施工的质量控制进行论述,为以后工作提供借鉴。
【关键词】 钻孔灌注桩 施工技术 质量控制
在地基处理中,钻孔灌注桩是桩基的其中之一,钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的, 质量难以控制, 对其施工工艺把握不好, 很容易产生一些桩身质量问题。其施工质量的控制既有因其施工工艺而具有的特点,钻孔灌注桩的施工,按成孔阶段和成桩阶段划分,在施工进行时,应分别对其施工質量进行控制。
一、 工程的地质概述
该工程基础施工场地跨越低丘坡地和山间沟谷二种不同地貌单元,平面分布上各岩土层的分布、厚度、埋深及性能变化较大,部分地段岩土层层面坡度较大,局部因风化不均残留有孤石或不均匀风化残留体,属土岩组合或半挖半填地基,同一建筑物范围内各岩土层的岩性和状态(力学强度和变形模量)差异较大,持力层底面或相邻基底标高坡度>20%,持力层及下卧层在基础宽度方向上的高度差>0.05b(b为基础宽度),故地基均匀性较差。为此,我们在施工向施工作业人员做了细致、全面的施工技术与质量控制交底,并在施工过程中严格按以下质量控制措施控制施工质量,取得了较好的效果。
二、钻孔灌注桩成孔阶段的质量控制
1、预防塌孔,避免返工
在钻孔过程中,如果钻孔内水位突然下降,孔口冒出细密的水泡,出渣明显增加,而进尺缓慢或停止,就表示有塌孔。塌孔就不能按照设计尺寸成孔。
①控制成孔速度
当成孔速度太快,泥浆来不及形成护壁泥膜,虽然泥浆质量可靠,但仍然可能塌孔。因此,要控制成孔速度,钻进速度要与制浆、排渣能力相适应,不宜过快,防止塌孔。
②正确安放钻机
成孔时,钻机直接接触护筒,由于钻机的震动,也会造成塌孔。因此,正确安放钻机,避免钻机直接接触护筒,防止塌孔。
③保证护筒埋设质量
护筒的作用之一是提高孔内水位,增加孔内静水压力以维护孔壁稳定。护筒埋设深度一般在粘性土中至少1m,在砂土中至少1.5m,并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上,护筒与孔壁之间用粘土分层填实不漏浆,确保孔内水压力大于孔外,防止孔壁坍塌。
2、预防缩径,确保桩径设计尺寸
缩径的产生使桩径局部或全部小于设计桩径。缩径使钢筋笼保护层不足,桩径缩小降低了桩基承载力。成孔阶段产生缩径的主要原因是使用严重磨损的钻头,钻进遇膨胀性土层也会产生缩径。
①施工前控制
施工前控制,应在施工前阅读工程地质勘察报告,检查是否存在膨胀土层,了解其分布状况及其膨胀程度,事先研究应对措施。一般情况下,可选择失水率较低的泥浆,减少膨胀土吸收的水分,降低膨胀程度。
②加强钻具管理
加强钻具管理,钻机的选择要与桩基孔径相一致,此外,还要经常校正钻头的直径,严禁使用磨损严重的钻头。直径尺寸不足的钻头,钻出的孔肯定缩径。
3、规范操作程序,防止斜孔
斜孔的产生主要是机具的原因和机具的操作问题。钻进时遇到不均匀土层或大孤石、探头石也会产生斜孔。
①斜孔的处理
钻孔的垂直度偏差控制在1%以内,成孔过程中若已形成了斜孔,必须及时纠正。方法是将钻头提升至开始偏斜处,慢速扫孔削正。
②注意观察钻进过程
钻进时,应随时注意观察钻机操作有无异常。如发现摇晃、跳动或钻进困难,一般是钻进时遇到了半软半硬不均匀土层,或遇到了大孤石、探头石,应降低钻进速度,放慢进尺,待穿过不均匀层或硬层后方可正常钻进。
③正确操作钻机
钻机安放应固定牢固,成孔时钻机架必须保持平稳,不发生位移、倾斜和沉陷。下钻时,钻头中心要对准桩位中心,至土面时,先空转,再缓缓钻入土中,观察和检查正常后再正式钻进。钻进过程中要加强检查,发现偏斜及时纠正。
4、正确清孔,控制沉渣厚度,保证桩长
钻杆到达的深度可以反映成孔深度,也决定了桩的长度。钻孔达到设计要求深度或长度后,应尽量把孔底沉渣捞清,确保桩长,以免沉渣影响桩的承载力。
①控制清渣泥浆,有效清渣
钻孔达到设计要求深度或长度后,原土造浆成孔的,可用射水法清孔,钻头只转不进,在原位旋转,继续注入清水清渣,;注入配制泥浆成孔的,采用循环换浆法清孔,钻头也是只转不进,原位旋转,继续注水,用清水换浆清孔。
②正确操作,避免人为形成沉渣
终孔清渣后,需要将钻孔机具提升出孔。成孔后,孔壁和钻头的间隙较小,提升钻具必须小心,操作应正确,避免人为形成沉渣。
③提高测量精度,控制沉渣厚度
施工中常用的测绳遇水后会收缩,桩深较大时测绳缩水误差也较大,测量精度较差。为提高测量精度,防止测绳缩水产生误差,测绳使用前应预湿,然后对长度重新标定,并在使用中经常复核。
三、钻孔灌注桩成桩阶段的质量控制
桩基的成形质量直接影响桩基的设计承载力,严重成形不良的桩甚至可能不合格。成桩阶段应防止夹泥、断桩和吊脚桩,保证桩基的成形质量,以满足桩基的设计承载力。
1、夹泥产生的原因和控制
夹泥是在桩身的混凝土中混进泥土或夹有泥土层。产生夹泥的原因是浇筑混凝土时,孔壁泥土塌下,落在混凝土内。
①混凝土导管保持垂直
成桩混凝土是通过导管水下浇筑的。浇筑混凝土时导管要保持垂直,不要倾斜,防止碰触孔壁,造成夹泥。 ②夹泥的处理
浇筑混凝土时应注意观测,一旦发生孔壁坍塌,必须立即停止混凝土浇筑。如果泥土坍塌在落在混凝土表面,将混凝土上的泥土清除干净即可继续浇筑。
③控制混凝土导管抽拔幅度,防止孔壁塌落。
要控制好混凝土的澆筑操作工艺,抽动导管使混凝土面上升的力度要适中,升降的幅度不能太大,防止大幅度抽拔导管混凝土面急速上升冲刷孔壁,造成孔壁下坠或坍落,造成夹泥。
2、断桩产生的原因和控制
断桩,就是桩身混凝土受损不连续,形成间断。产生断桩的主要原因有混凝土初灌量不足、混凝土导管渗漏、混凝土导管埋深不足、卡管等,严重的夹泥也会产生断桩。
①计算混凝土初灌量,防止初灌量不足断桩
混凝土初灌量不足,首次灌注的混凝土无法埋住导管,将产生断桩。因此,混凝土初灌量应通过计算确定,即使有经验,也要通过计算换算初灌量与料车的关系,确保初灌量,防止断桩。
②正确安装导管,防止导管渗漏断桩
导管安装时,每节都必须连接紧密,连接处应放入橡胶垫圈密封,导管使用前应试拼装。对导管密封性的检测不能流于形式,才能确实防止施工过程中导管漏水、进水。
③确保混凝土导管埋深
混凝土浇筑过程中要始终保证导管埋深为2-6m,严禁将导管提升出混凝土面。施工过程中应随时探测孔内混凝土面高度,计算导管埋深,正确指挥导管的提升和拆除,发生断桩。
④断桩的处理
初灌量不足引起的断桩,可用导管作为吸管,用空管吸泥的方法将孔内的混凝土吸出,重新浇筑。如果是进水,若混凝土尚未初凝,可将导管重新插入混凝土中,用泥浆泵抽出管内的混凝土,重新浇筑。
四、结束语
在实际工程项目中,在桩位正确、钢筋和混凝土质量可靠的前提下,严格执行灌筑桩施工工艺和规范标准, 对易出现的质量问题施工前采取必要预控措施, 是保证灌注桩质量的关键所在。
参考文献
[1] 陈飞. 钻孔灌注桩后压浆技术的研究和应用[D].同济大学
[2] 宁亚伟. 钻孔灌注桩基础施工技术总结[J]. 西铁科技
[3] 陈成涛. 钻孔灌注桩在高铁蚌埠南站西广场落客天桥工程中的应用[J]. 安徽建筑
【关键词】 钻孔灌注桩 施工技术 质量控制
在地基处理中,钻孔灌注桩是桩基的其中之一,钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的, 质量难以控制, 对其施工工艺把握不好, 很容易产生一些桩身质量问题。其施工质量的控制既有因其施工工艺而具有的特点,钻孔灌注桩的施工,按成孔阶段和成桩阶段划分,在施工进行时,应分别对其施工質量进行控制。
一、 工程的地质概述
该工程基础施工场地跨越低丘坡地和山间沟谷二种不同地貌单元,平面分布上各岩土层的分布、厚度、埋深及性能变化较大,部分地段岩土层层面坡度较大,局部因风化不均残留有孤石或不均匀风化残留体,属土岩组合或半挖半填地基,同一建筑物范围内各岩土层的岩性和状态(力学强度和变形模量)差异较大,持力层底面或相邻基底标高坡度>20%,持力层及下卧层在基础宽度方向上的高度差>0.05b(b为基础宽度),故地基均匀性较差。为此,我们在施工向施工作业人员做了细致、全面的施工技术与质量控制交底,并在施工过程中严格按以下质量控制措施控制施工质量,取得了较好的效果。
二、钻孔灌注桩成孔阶段的质量控制
1、预防塌孔,避免返工
在钻孔过程中,如果钻孔内水位突然下降,孔口冒出细密的水泡,出渣明显增加,而进尺缓慢或停止,就表示有塌孔。塌孔就不能按照设计尺寸成孔。
①控制成孔速度
当成孔速度太快,泥浆来不及形成护壁泥膜,虽然泥浆质量可靠,但仍然可能塌孔。因此,要控制成孔速度,钻进速度要与制浆、排渣能力相适应,不宜过快,防止塌孔。
②正确安放钻机
成孔时,钻机直接接触护筒,由于钻机的震动,也会造成塌孔。因此,正确安放钻机,避免钻机直接接触护筒,防止塌孔。
③保证护筒埋设质量
护筒的作用之一是提高孔内水位,增加孔内静水压力以维护孔壁稳定。护筒埋设深度一般在粘性土中至少1m,在砂土中至少1.5m,并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上,护筒与孔壁之间用粘土分层填实不漏浆,确保孔内水压力大于孔外,防止孔壁坍塌。
2、预防缩径,确保桩径设计尺寸
缩径的产生使桩径局部或全部小于设计桩径。缩径使钢筋笼保护层不足,桩径缩小降低了桩基承载力。成孔阶段产生缩径的主要原因是使用严重磨损的钻头,钻进遇膨胀性土层也会产生缩径。
①施工前控制
施工前控制,应在施工前阅读工程地质勘察报告,检查是否存在膨胀土层,了解其分布状况及其膨胀程度,事先研究应对措施。一般情况下,可选择失水率较低的泥浆,减少膨胀土吸收的水分,降低膨胀程度。
②加强钻具管理
加强钻具管理,钻机的选择要与桩基孔径相一致,此外,还要经常校正钻头的直径,严禁使用磨损严重的钻头。直径尺寸不足的钻头,钻出的孔肯定缩径。
3、规范操作程序,防止斜孔
斜孔的产生主要是机具的原因和机具的操作问题。钻进时遇到不均匀土层或大孤石、探头石也会产生斜孔。
①斜孔的处理
钻孔的垂直度偏差控制在1%以内,成孔过程中若已形成了斜孔,必须及时纠正。方法是将钻头提升至开始偏斜处,慢速扫孔削正。
②注意观察钻进过程
钻进时,应随时注意观察钻机操作有无异常。如发现摇晃、跳动或钻进困难,一般是钻进时遇到了半软半硬不均匀土层,或遇到了大孤石、探头石,应降低钻进速度,放慢进尺,待穿过不均匀层或硬层后方可正常钻进。
③正确操作钻机
钻机安放应固定牢固,成孔时钻机架必须保持平稳,不发生位移、倾斜和沉陷。下钻时,钻头中心要对准桩位中心,至土面时,先空转,再缓缓钻入土中,观察和检查正常后再正式钻进。钻进过程中要加强检查,发现偏斜及时纠正。
4、正确清孔,控制沉渣厚度,保证桩长
钻杆到达的深度可以反映成孔深度,也决定了桩的长度。钻孔达到设计要求深度或长度后,应尽量把孔底沉渣捞清,确保桩长,以免沉渣影响桩的承载力。
①控制清渣泥浆,有效清渣
钻孔达到设计要求深度或长度后,原土造浆成孔的,可用射水法清孔,钻头只转不进,在原位旋转,继续注入清水清渣,;注入配制泥浆成孔的,采用循环换浆法清孔,钻头也是只转不进,原位旋转,继续注水,用清水换浆清孔。
②正确操作,避免人为形成沉渣
终孔清渣后,需要将钻孔机具提升出孔。成孔后,孔壁和钻头的间隙较小,提升钻具必须小心,操作应正确,避免人为形成沉渣。
③提高测量精度,控制沉渣厚度
施工中常用的测绳遇水后会收缩,桩深较大时测绳缩水误差也较大,测量精度较差。为提高测量精度,防止测绳缩水产生误差,测绳使用前应预湿,然后对长度重新标定,并在使用中经常复核。
三、钻孔灌注桩成桩阶段的质量控制
桩基的成形质量直接影响桩基的设计承载力,严重成形不良的桩甚至可能不合格。成桩阶段应防止夹泥、断桩和吊脚桩,保证桩基的成形质量,以满足桩基的设计承载力。
1、夹泥产生的原因和控制
夹泥是在桩身的混凝土中混进泥土或夹有泥土层。产生夹泥的原因是浇筑混凝土时,孔壁泥土塌下,落在混凝土内。
①混凝土导管保持垂直
成桩混凝土是通过导管水下浇筑的。浇筑混凝土时导管要保持垂直,不要倾斜,防止碰触孔壁,造成夹泥。 ②夹泥的处理
浇筑混凝土时应注意观测,一旦发生孔壁坍塌,必须立即停止混凝土浇筑。如果泥土坍塌在落在混凝土表面,将混凝土上的泥土清除干净即可继续浇筑。
③控制混凝土导管抽拔幅度,防止孔壁塌落。
要控制好混凝土的澆筑操作工艺,抽动导管使混凝土面上升的力度要适中,升降的幅度不能太大,防止大幅度抽拔导管混凝土面急速上升冲刷孔壁,造成孔壁下坠或坍落,造成夹泥。
2、断桩产生的原因和控制
断桩,就是桩身混凝土受损不连续,形成间断。产生断桩的主要原因有混凝土初灌量不足、混凝土导管渗漏、混凝土导管埋深不足、卡管等,严重的夹泥也会产生断桩。
①计算混凝土初灌量,防止初灌量不足断桩
混凝土初灌量不足,首次灌注的混凝土无法埋住导管,将产生断桩。因此,混凝土初灌量应通过计算确定,即使有经验,也要通过计算换算初灌量与料车的关系,确保初灌量,防止断桩。
②正确安装导管,防止导管渗漏断桩
导管安装时,每节都必须连接紧密,连接处应放入橡胶垫圈密封,导管使用前应试拼装。对导管密封性的检测不能流于形式,才能确实防止施工过程中导管漏水、进水。
③确保混凝土导管埋深
混凝土浇筑过程中要始终保证导管埋深为2-6m,严禁将导管提升出混凝土面。施工过程中应随时探测孔内混凝土面高度,计算导管埋深,正确指挥导管的提升和拆除,发生断桩。
④断桩的处理
初灌量不足引起的断桩,可用导管作为吸管,用空管吸泥的方法将孔内的混凝土吸出,重新浇筑。如果是进水,若混凝土尚未初凝,可将导管重新插入混凝土中,用泥浆泵抽出管内的混凝土,重新浇筑。
四、结束语
在实际工程项目中,在桩位正确、钢筋和混凝土质量可靠的前提下,严格执行灌筑桩施工工艺和规范标准, 对易出现的质量问题施工前采取必要预控措施, 是保证灌注桩质量的关键所在。
参考文献
[1] 陈飞. 钻孔灌注桩后压浆技术的研究和应用[D].同济大学
[2] 宁亚伟. 钻孔灌注桩基础施工技术总结[J]. 西铁科技
[3] 陈成涛. 钻孔灌注桩在高铁蚌埠南站西广场落客天桥工程中的应用[J]. 安徽建筑